在cocos2d-x里面使用BOX2D

 

本教程基于子龙山人翻译的cocos2d的IPHONE教程，用cocos2d-x for XNA引擎重写，加上我一些加工制作。教程中大多数文字图片都是原作者和翻译作者子龙山人，还有不少是我自己的理解和加工。感谢原作者的教程和子龙山人的翻译。本教程仅供学习交流之用，切勿进行商业传播。

子龙山人翻译的Iphone教程地址：http://www.cnblogs.com/zilongshanren/archive/2011/05/27/2059453.html

Iphone教程原文地址：http://www.raywenderlich.com/457/intro-to-box2d-with-cocos2d-tutorial-bouncing-balls

 

BOX2D这个引擎，是个很好的模拟真实物理世界的引擎。愤怒的小鸟就是基于这个引擎做的。想想愤怒的小鸟，是不是很有冲动来学习下使用这个引擎了呢。

本教程目的就是让你们熟悉在cocos2d里面如何使用box2d，所采用的例子就是制作一个简单的应用。里面有一个篮球，使篮球自己碰到墙壁反弹。

本教程假定你学过前面的教程《用cocos2d-x做一个简单的windows phone 7游戏》，或者有同等的相关经验。

 

下载XNA版的BOX2D:

到http://box2dxna.codeplex.com/最新的BOX2D。然后解压。到其目录下的Box2D.XNA.TestBed\bin\Windows Phone\Debug这里把这个BOX2D.XNA.DLL这个DLL文件复制出来。其实下载这么个文件我们就需要这个DLL。然后估计有人会想，怎么到这里复制呢，那么不是有个Box2D.XNA工程么，其实，经过我实践，发现原来Box2D.XNA\bin\Windows Phone\Debug这个目录下的DLL有些问题。所以到人家的示例工程里面把DLL复制出来。

 

这里先介绍下BOX2D世界的相关理论。（其实推荐看Box2d参考手册（英文）和Box2d参考手册（中文），不是很多，才30+页，看了就了解了BOX2D的理论，再进行以下的理解就简单了)

在我们开始之前，让我们先交待一下Box2D具体是如何运作的。

　　你需要做的第一件事情就是，当使用cocos2d来为box2d创建一个world对象的时候。这个world对象管理物理仿真中的所有对象。

　　一旦我们已经创建了这个world对象，接下来需要往里面加入一些body对象。body对象可以随意移动，可以是怪物或者飞镖什么的，只要是参与碰撞的游戏对象都要为之创建一个相应的body对象。当然，也可以创建一些静态的body对象，用来表示游戏中的台阶或者墙壁等不可以移动的物体。

　　为了创建一个body对象，你需要做很多事情--首先，创建一个body定义结构，然后是body对象，再指定一个shap，再是fixture定义，然后再创建一个fixture对象。下面会一个一个解释刚刚这些东西。

· 你首先创建一个body定义结构体，用以指定body的初始属性，比如位置或者速度。

· 一旦创建好body结构体后，你就可以调用world对象来创建一个body对象了。

· 然后，你为body对象定义一个shape，用以指定你想要仿真的物体的几何形状。

· 接着创建一个fixture定义，同时设置之前创建好的shape为fixture的一个属性，并且设置其它的属性，比如质量或者摩擦力。

· 最后，你可以使用body对象来创建fixture对象，通过传入一个fixture的定义结构就可以了。

· 请注意，你可以往单个body对象里面添加很多个fixture对象。这个功能在你创建特别复杂的对象的时候非常有用。比如自行车，你可能要创建2个轮子，车身等等，这些fixture可以用关节连接起来。

　　只要你把所有需要创建的body对象都创建好之后，box2d接下来就会接管工作，并且高效地进行物理仿真---只要你周期性地调用world对象的step函数就可以了。

　　但是，请注意，box2d仅仅是更新它内部模型对象的位置--如果你想让cocos2d里面的sprite的位置也更新，并且和物理仿真中的位置相同的话，那么你也需要周期性地更新精灵的位置

 

在cocos2d-x for wp7上使用BOX2D:

 

我们新建个cocos2d-x的工程，命名为cocos2dBOX2DDemo，同样的，OpenXLive的那个勾去掉。因为我们不需要这个服务。同样的，我们往工程里面新建一个lib的文件夹。然后把需要的DLL添加到该工程的这个lib文件夹内。然后把带叹号的引用移除后并添加该工程lib文件夹内的相同的DLL。并且在cocos2dBOX2DDemo工程中添加BOX2D.XNA.DLL这个引用。

然后新建一个类添加到Classes文件夹。命名为BOX2DLayer。并使之继承于CCLayer。

下载http://dl.dbank.com/c0md7urpb3并且添加到cocos2dBOX2DDemoContent工程的images文件夹。

接下来，在BOX2DLayer类里面添加以下声明：

public static double PTM_RATIO = 32.0;

 

这里定义了一个“像素/米”的比率。当你在cocos2d里面指定一个body在哪个位置时，你使用的单位要是米。但是，我们之前使用的都是像素作为单位，那样的话，位置就会不正确。根据Box2d参考手册，Box2d在处理大小在0.1到10个单元的对象的时候做了一些优化。这里的0.1米大概就是一个杯子那么大，10的话，大概就是一个箱子的大小。

　　因此，我们并不直接传递像素，因为一个很小的对象很有60×60个像素，那已经大大超过了box2d优化时所限定的大小。因此，如果我们有一个64像素的对象，我们可以把它除以PTM_RATIO，得到2米---这个长度，box2d刚好可以很好地用来做物理仿真。

另外，为什么要用double类型呢，这个有个精度的问题，如果用int的话，我曾经尝试过，篮球直接嵌在墙壁不反弹。

　　好了，现在来点有意思的东西。在BOX2DLayer类里面添加以下声明：

        World world;



        Body body;



        CCSprite ball;

 

然后重载Init方法并且修改为：

 

       public override bool init()



        {



            if (!base.init())



                return false;



            if (!base.init())



            {



                return false;



            }



 



            CCSize winSize = CCDirector.sharedDirector().getWinSize();



 



            CCLabelTTF title = CCLabelTTF.labelWithString("Boxing", "Arial", 24);



            //title.Color = new ccColor3B(0, 255, 255);



            title.position = new CCPoint(winSize.width / 2, winSize.height - 50);



            this.addChild(title, 1);



 



            //Create sprite and add it to the layer



            ball = CCSprite.spriteWithFile(@"images/Ball");



            ball.position = new CCPoint(100, 300);



            this.addChild(ball);



 



            //Create the world



            Vector2 gravity = new Vector2(0.0f, -30.0f);



            bool doSleep = true;



            world = new World(gravity, doSleep);



 



            //Create edges around the entire screen



            BodyDef groundBodyDef = new BodyDef();



            groundBodyDef.position = new Vector2(0, 0);



            Body groundBody = world.CreateBody(groundBodyDef);



            PolygonShape groundBox = new PolygonShape();



            FixtureDef boxShapeDef = new FixtureDef();



            boxShapeDef.shape = groundBox;



            groundBox.SetAsEdge(new Vector2(0, 0), new Vector2((float)(winSize.width / PTM_RATIO), 0));



            groundBody.CreateFixture(boxShapeDef);



            groundBox.SetAsEdge(new Vector2(0, 0), new Vector2(0, (float)(winSize.height / PTM_RATIO)));



            groundBody.CreateFixture(boxShapeDef);



            groundBox.SetAsEdge(new Vector2(0, (float)(winSize.height / PTM_RATIO)),



                new Vector2((float)(winSize.width / PTM_RATIO), (float)(winSize.height / PTM_RATIO)));



            groundBody.CreateFixture(boxShapeDef);



            groundBox.SetAsEdge(new Vector2((float)(winSize.width / PTM_RATIO), (float)(winSize.height / PTM_RATIO)),



                new Vector2((float)(winSize.width / PTM_RATIO), 0));



            groundBody.CreateFixture(boxShapeDef);



 



            //Create ball body and shape



            BodyDef ballBodyDef = new BodyDef();



            ballBodyDef.type = BodyType.Dynamic;



            ballBodyDef.position = new Vector2((float)(100 / PTM_RATIO), (float)(300 / PTM_RATIO));



            ballBodyDef.userData = ball;



            body = world.CreateBody(ballBodyDef);



 



            CircleShape circle = new CircleShape();



            circle._radius = (float)(26.0 / PTM_RATIO);



 



            FixtureDef ballShapeDef = new FixtureDef();



            ballShapeDef.shape = circle;



            ballShapeDef.density = 1.0f;



            ballShapeDef.friction = 0.0f;



            ballShapeDef.restitution = 1.0f;



            body.CreateFixture(ballShapeDef);



 



            this.schedule(tick);



            return true;



        }

 

呃，这里有很多陌生的代码。我们一点点来解释一下。下面，我会一段段地重复上面的代码，那样可以解释地更加清楚一些。

 

           CCSize winSize = CCDirector.sharedDirector().getWinSize();



 



            CCLabelTTF title = CCLabelTTF.labelWithString("Boxing", "Arial", 24);



            //title.Color = new ccColor3B(0, 255, 255);



            title.position = new CCPoint(winSize.width / 2, winSize.height - 50);



            this.addChild(title, 1);



 



            //Create sprite and add it to the layer



            ball = CCSprite.spriteWithFile(@"images/Ball");



            ball.position = new CCPoint(100, 300);



            this.addChild(ball);

 

首先，我们往屏幕中间加入一个精灵。如果你看了前面的教程的话，这里应该没有什么问题。这个加入一个Label是为了让精灵能够更好的显示，这个是cocos2d-x的一些问题，如果不添加一个Label，精灵的背景是黑的不是透明的。

            //Create the world



            Vector2 gravity = new Vector2(0.0f, -30.0f);



            bool doSleep = true;



            world = new World(gravity, doSleep);

 

接下来，我们创建了world对象。当我们创建这个对象的时候，需要指定一个初始的重力向量。这里，我们设置y轴方向为-30，因此，所有的body都会往屏幕下面下落。同时，我们还指定了一个值，用以指明对象不参与碰撞时，是否可以“休眠”。一个休眠的对象将不会花费处理时间，直到它与其实对象发生碰撞的时候才会“醒”过来。

            //Create edges around the entire screen



            BodyDef groundBodyDef = new BodyDef();



            groundBodyDef.position = new Vector2(0, 0);



            Body groundBody = world.CreateBody(groundBodyDef);



            PolygonShape groundBox = new PolygonShape();



            FixtureDef boxShapeDef = new FixtureDef();



            boxShapeDef.shape = groundBox;



            groundBox.SetAsEdge(new Vector2(0, 0), new Vector2((float)(winSize.width / PTM_RATIO), 0));



            groundBody.CreateFixture(boxShapeDef);



            groundBox.SetAsEdge(new Vector2(0, 0), new Vector2(0, (float)(winSize.height / PTM_RATIO)));



            groundBody.CreateFixture(boxShapeDef);



            groundBox.SetAsEdge(new Vector2(0, (float)(winSize.height / PTM_RATIO)),



                new Vector2((float)(winSize.width / PTM_RATIO), (float)(winSize.height / PTM_RATIO)));



            groundBody.CreateFixture(boxShapeDef);



            groundBox.SetAsEdge(new Vector2((float)(winSize.width / PTM_RATIO), (float)(winSize.height / PTM_RATIO)),



                new Vector2((float)(winSize.width / PTM_RATIO), 0));



            groundBody.CreateFixture(boxShapeDef);

 

　　接下来，我们为整个屏幕创建了一圈不可见的边。具体的步骤如下：

· 首先创建一个body定义结构体，并且指定它应该放在左下角。

· 然后，使用world对象来创建body对象。（注意，这里一定要使用world对象来创建，不能直接new，因为world对象会做一些内存管理操作。）

· 接着，为屏幕的每一个边界创建一个多边形shape。这些“shape”仅仅是一些线段。注意，我们把像素转换成了“meter”。通过除以之前定义的比率来实现的。

· 再创建一个fixture定义，指定shape为polygon shape。

· 再使用body对象来为每一个shape创建一个fixture对象。

· 注意：一个body对象可以包含许许多多的fixture对象。 

            //Create ball body and shape



            BodyDef ballBodyDef = new BodyDef();



            ballBodyDef.type = BodyType.Dynamic;



            ballBodyDef.position = new Vector2((float)(100 / PTM_RATIO), (float)(300 / PTM_RATIO));



            ballBodyDef.userData = ball;



            body = world.CreateBody(ballBodyDef);



 



            CircleShape circle = new CircleShape();



            circle._radius = (float)(26.0 / PTM_RATIO);



 



            FixtureDef ballShapeDef = new FixtureDef();



            ballShapeDef.shape = circle;



            ballShapeDef.density = 1.0f;



            ballShapeDef.friction = 0.0f;



            ballShapeDef.restitution = 1.0f;



            body.CreateFixture(ballShapeDef);

 

　接下来，我们创建篮球的body。这个步骤和之前创建地面的body差不多，但是有下面一些差别需要注意一下：

· 我们指定body的类型为dynamic body。默认值是static body，那意味着那个body不能被移动也不会参与仿真。很明显，我们想让篮球参与仿真。

· 设置body的user data属性为篮球精灵。你可以设置任何东西，但是，你设置成精灵会很方便，特别是当两个body碰撞的时候，你可以通过这个参数把精灵对象取出来，然后做一些逻辑处理。

· 这里使用了一个不同的shape类型--circle shape。

· 在这里，我们需要为这个fixture指定一些参数，因此，我们没有使用便捷方法来创建fixture。后面我们会讲到这些参数的具体意义。  

this.schedule(tick);

 

最后一件事情就是调度一个tick方法。

实现tick方法：

        void tick(float dt)



        {



            world.Step(dt, 10, 10);



            for (Body b = world.GetBodyList(); b != null;b = b.GetNext() )



            {



                if (b.GetUserData() != null)



                {



                    CCSprite ballData = (CCSprite)b.GetUserData();



                    ballData.position = new CCPoint((float)(b.GetPosition().X * PTM_RATIO),



                        (float)(b.GetPosition().Y * PTM_RATIO));



                    ballData.rotation = -1 * MathHelper.ToDegrees(b.GetAngle());



                }



            }



        }

 

第一件事情就是调用world对象的step方法，这样它就可以进行物理仿真了。这里的两个参数分别是“速度迭代次数”和“位置迭代次数”--你应该设置他们的范围在8-10之间。（译者：这里的数字越小，精度越小，但是效率更高。数字越大，仿真越精确，但同时耗时更多。8一般是个折中，如果学过数值分析，应该知道迭代步数的具体作用）。

　　接下来，我们要使我们的精灵匹配物理仿真。因此，我们遍历world对象里面的所有body，然后看body的user data属性是否为空，如果不为空，就可以强制转换成精灵对象。接下来，就可以根据body的位置来更新精灵的位置了。

现在我们再添加一些代码作为层的初始化用。

        public static new CCLayer node()



        {



            BOX2DLayer layer = new BOX2DLayer();



            if (layer.init())



            {



                return layer;



            }



            else



                layer = null;



            return layer;



        }



 

 

然后再修改AppDelegate.cs里面的applicationDidFinishLaunching。在这个导演类里面修改初始场景。

修改如下：

            // create a scene. it's an autorelease object



            //CCScene pScene = cocos2dBOX2DDemoScene.scene();



            CCScene pScene = CCScene.node();



            pScene.addChild(Classes.BOX2DLayer.node());



            //run



            pDirector.runWithScene(pScene);



 



            return true;



 

 

编译并运行，你应该可以看到球会往下掉，并且会从屏幕底部往上面弹起来。

 

关于仿真的一些注意事项

　　前面我们说后面会讨论density，friction和restitution参数的意义。

· Density就是单位体积的质量（密度）。因此，一个对象的密度越大，那么它就有更多的质量，当然就会越难以移动.

· Friction 就是摩擦力。它的范围是0-1.0， 0意味着没有摩擦，1代表最大摩擦，几乎移不动的摩擦。

· Restitution回复力。它的范围也是0到1.0. 0意味着对象碰撞之后不会反弹，1意味着是完全弹性碰撞，会以同样的速度反弹。

　　建议多去改一改这些参数，看看具体会给小球带来什么影响。一定要去试哦！
如果你想学习更多有关box2d相关的内容，请继续关注。接下来会带来更好的教程。

本次工程下载：http://dl.dbank.com/c0mx9imdgw

 深入学习：<cocos2d-x for wp7>使用cocos2d-x和BOX2D来制作一个BreakOut（打砖块）游戏（一）